如果我事先不知道所有的类，如何实现双重调度？

Question

我有一个（可能）有很多子类的基类，并且我希望能够比较基类的任何两个对象是否相等。 我试图做到这一点而不调用亵渎性的typeid关键字。

#include <iostream>

struct Base {

    virtual bool operator==(const Base& rhs) const
        {return rhs.equalityBounce(this);}

    virtual bool equalityBounce(const Base* lhs) const = 0;
    virtual bool equalityCheck(const Base* lhs) const = 0;
};

struct A : public Base {

    A(int eh) : a(eh) {}
    int a;

    virtual bool equalityBounce(const Base* lhs) const{
        return lhs->equalityCheck(this);
    }

    virtual bool equalityCheck(const Base* rhs) const {return false;}
    virtual bool equalityCheck(const A* rhs) const {return a == rhs->a;}
};


int main() {

    Base *w = new A(1), *x = new A(2);

    std::cout << (*w == *w) << "\n";
    std::cout << (*w == *x) << "\n";
}

我知道所写的代码失败了，因为equityBounce（）中的lhs是Base *，所以它甚至不知道带有A *的equalCheck（）的版本。 但是我不知道该怎么办。

Answer 1

如果您需要一个虚拟的equals运算符，并且希望避免使用dynamic_cast，则可以在基类中添加一个指示类型的枚举类型，并创建一个虚拟的getter，如果匹配则进行静态强制转换。

enum ClassType { AType, BType };
Class A 
{
public:

virtual ClassType getType ();
virtual bool operator ==(const A& a ) const;
};

// in B implementation

virtual bool B::operator ==(const A& a)
{
if (!A::operator==(a)) return false;
if(a.getType () != ClassType::BType) return false;
const B& b = static_cast <const& B>(a);
// do B == checks
return true;
}

Answer 2

为什么它不起作用

双调度实现的问题在于，您希望调用最特定的equalityCheck() 。

但是，您的实现完全基于多态基类，并且equalityCheck(const A*)重载但不会覆盖 equalityCheck(const Base*) ！

另一个说法是，在编译时，编译器知道A::equalityBounce()可以调用equityCheck equalityCheck(A*) （因为this是一个A* ），但不幸的是，它调用的Base::equalityCheck()没有针对A*专门版本。 A*参数。

如何执行呢？

为了使双调度正常工作，您需要在基类中具有双调度的equityCheck（）的特定于类型的实现。

为此，基地需要了解其后代：

struct A; 

struct Base {

    virtual bool operator==(const Base& rhs) const
    {
        return rhs.equalityBounce(this);
    }

    virtual bool equalityBounce(const Base* lhs) const = 0;
    virtual bool equalityCheck(const Base* lhs) const = 0;
    virtual bool equalityCheck(const A* lhs) const = 0;
};

struct A : public Base {
    ...
    bool equalityBounce(const Base* lhs) const override{  
        return lhs->equalityCheck(this);
    }
    bool equalityCheck(const Base* rhs) const override {
        return false; 
    }
    bool equalityCheck(const A* rhs) const override{
        return a == rhs->a;
    }
};

请注意，使用override来确保该函数确实重写了基类的虚函数。

通过此实现，它将起作用，因为：

• A::equalityBounce()将调用Base::equalityCheck()
• 在此函数的所有重载版本中，它将选择Base::equalityCheck(A*)因为this是一个A*
• 被调用的Base *lhs对象将调用其equalityCheck(A*) 。 如果lhs是A*则它将进行A::equalityCheck(A*) ，这将产生预期的（正确的）结果。 恭喜你！
• 假设lhs是指向另一个也从Base派生的类X的指针。 在这种情况下，考虑到将X与A进行比较， lhs->equalityCheck(A*)将调用X::equalityCheck(A*)并返回正确的响应。

如何使其可扩展？ 双调度图！

使用强类型语言进行双重调度的问题在于，“退回”对象需要了解如何与特定（预先已知）的类进行比较。 由于您的源对象和反弹对象具有相同的多态基本类型，因此基本需要知道所有涉及的类型。 这种设计严重限制了可扩展性。

如果想在基类中不事先知道任何派生类型的情况下添加它，则必须遍历动态类型（它是dynamic_cast或typeid）：

我在这里为您提出动态可扩展性的建议。 它使用单分派比较两个相同类型的对象，并使用双分派映射比较它们之间的不同类型（如果未声明，则默认返回false）：

struct Base {
    typedef bool(*fcmp)(const Base*, const Base*);  // comparison function
    static unordered_map < type_index, unordered_map < type_index, fcmp>> tcmp;  // double dispatch map

    virtual bool operator==(const Base& rhs) const
    {
        if (typeid(*this) == typeid(rhs)) {  // if same type, 
            return equalityStrict(&rhs);     // use a signle dispatch
        }
        else {                              // else use dispatch map.  
            auto i = tcmp.find(typeid(*this));
            if (i == tcmp.end() ) 
                return false;              // if nothing specific was foreseen...
            else {
                auto j = i->second.find(typeid(rhs));
                return j == i->second.end() ? false : (j->second)(this, &rhs);
            }
        }
    }
    virtual bool equalityStrict(const Base* rhs) const = 0;  // for comparing two objects of the same type
};  

然后将A类改写为：

struct A : public Base {
    A(int eh) : a(eh) {}
    int a;
    bool equalityStrict(const Base* rhs) const override {  // how to compare for the same type
        return (a == dynamic_cast<const A*>(rhs)->a); 
        }
};

使用此代码，您可以将任何对象与相同类型的对象进行比较。 现在为了显示可扩展性，我创建了一个struct X ，其成员与A相同。 如果我想让A与X对应，我只需要定义一个比较函数：

bool iseq_X_A(const Base*x, const Base*a) {
    return (dynamic_cast<const X*>(x)->a == dynamic_cast<const A*>(a)->a);
}  // not a member function, but a friend.  

然后，要使动态双倍增补齐工作，我必须将此函数添加到双倍增补图中：

Base::tcmp[typeid(X)][typeid(A)] = iseq_X_A;

然后，结果很容易验证：

Base *w = new A(1), *x = new A(2), *y = new X(2);
std::cout << (*w == *w) << "\n";  // true returned by A::equalityStrict
std::cout << (*w == *x) << "\n";  // false returned by A::equalityStrict 
std::cout << (*y == *x) << "\n";  // true returned by isseq_X_A

Answer 3

由于dynamic_cast ，速度虽然很慢，但我认为最舒适的解决方案是下一个解决方案：

#include <iostream>

struct Base {
    virtual bool operator==(const Base& rhs) const
    { return equalityBounce(&rhs); }

    virtual bool equalityBounce(const Base* lhs) const = 0;
};

template<typename Derived>
struct BaseHelper : public Base
{
    bool equalityBounce(const Base* rhs) const
    {
        const Derived* p_rhs = dynamic_cast<const Derived*>(rhs);

        if (p_rhs == nullptr)
            return false;
        else
            return p_rhs->equalityCheck
             (reinterpeter_cast<const Derived*>(this));
    }

    virtual bool equalityCheck(const Derived*) const = 0;
};

struct A : public BaseHelper<A> {

    A(int eh) : a(eh) {}
    int a;

    virtual bool equalityCheck(const A* rhs) const
    { return a == rhs->a; }
};


int main() {

   Base *w = new A(1), *x = new A(2);

   std::cout << (*w == *w) << "\n"; // Prints 1.
   std::cout << (*w == *x) << "\n"; // Prints 0.
}

这样，您只需要关心比较相同派生类型为“ me”的对象。 您不需要编写更多的重载，因为BaseHelper可以为您完成所有辅助工作。